[發明專利]一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統及方法

有效

• 申請號: 202011600720.3
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112580153B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊陽;杜紅梅;李夫忠;巫忠書
• 申請（專利權）人: 成都運達科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/27;G06Q10/04;G06Q10/06;G06F119/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

1.一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，該系統包括：數據采集模塊，數據處理模塊，健康狀態評估模塊，剩余壽命預測模塊和運維決策模塊；

所述數據采集模塊，用于獲取車輛走行部監測部件的狀態監測數據，所述狀態監測數據包括振動信號、溫度數據、沖擊數據以及運行數據，所述運行數據包括轉速、運行里程，運行工況；

所述數據處理模塊，用于根據采集的車輛走行部監測部件的狀態監測數據，進行預處理和分析，計算對應走行部監測部件的振動特征數據、溫度特征數據、沖擊特征數據和運行特征數據，以及走行部監測部件失效模式；

所述健康狀態評估模塊，用于對不同走行部監測部件構建異常檢測模型，并利用所述異常檢測模型判斷對應走行部監測部件正常或異常，輸出異常指標；及通過走行部監測部件異常指標歷史發展趨勢判斷監測部件所處的健康狀態評估結果，所述健康狀態評估結果包括健康狀態與健康評分；

所述剩余壽命預測模塊，用于對不同走行部監測部件構建故障模式損失函數與剩余壽命預測模型，利用所述預測模型對走行部監測部件進行剩余使用壽命預測；

所述運維決策模塊，用于對健康狀態與剩余壽命結果給出不同走行部監測部件的運維建議，指導車輛健康狀態維護；

所述剩余壽命預測模塊是通過故障模式損失機理函數與神經網絡故障趨勢預測數理模型聯合進行剩余使用壽命預測；

所述故障模式損失機理函數通過輸入走行部監測部件的健康狀態、健康評分、失效模式、運行參數數據以及檢修數據，根據剩余使用壽命特征庫中不同故障在不同健康狀態下對應損失函數權重值，計算在當前故障模式、健康狀態評分下的剩余運行里程；其中運行參數包括：已運行里程、當前運行里程、運行站點、牽引模式；檢修數據包括最近一次的檢修結果、處置結果、檢修時間；

所述神經網絡故障趨勢預測數理模型通過對不同故障類型發展趨勢曲線的預測，進而轉化成剩余壽命趨勢曲線，結合損耗函數輸出結果，輸出最終預測剩余使用壽命。

2.根據權利要求1所述的一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，所述數據采集模塊采集的走行部監測部件包括齒輪、軸承和踏面。

3.根據權利要求2所述的一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，所述走行部監測部件失效模式包括：

踏面部件失效模式包括：踏面剝離擦傷、內部缺陷、車輪多邊形；

齒輪部件失效模式包括：齒輪故障、嚙合異常、潤滑異常，所述齒輪故障包括大齒輪故障、小齒輪故障；

軸承部件失效模式包括：滾動體故障、滾動接觸面故障、保持架故障、潤滑異常，所述滾動接觸面故障包括內環故障、外環故障。

4.根據權利要求1所述的一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，所述數據采集模塊采用的采集裝置包括復合傳感器、前置處理器和主機，復合傳感器采用打孔方式安裝于走行部監測部位，利用復合傳感器監測部位的振動信號、沖擊信號和溫度信號；復合傳感器并將采集到的數據發送至前置處理器，然后前置處理器將接收到的數據發送至主機。

5.根據權利要求1所述的一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，所述數據處理模塊計算的走行部監測部件的振動特征數據包括時域特征值和頻域特征值，所述時域特征值包括峰峰值、有效值RMS、峭度值，所述頻域特征值包括振動能量值；

走行部監測部件的溫度特征數據包括同位溫差、最高軸溫、最大溫升特征值；

走行部監測部件的沖擊特征數據包括沖擊頻次、沖擊強度均值。

6.根據權利要求1所述的一種車輛走行部監測部件健康狀態管理系統，其特征在于，所述健康狀態評估模塊構建的異常檢測模型是基于各走行部監測部件健康狀態數據訓練得到，輸入特征包括走行部監測部件當前的振動特征數據、溫度特征數據、沖擊特征數據和關聯部件的沖擊特征數據、振動特征數據和溫度特征數據，訓練得到一個健康狀態數據組成的高維狀態下的球心和超球面；通過輸入監測點位輸入特征值是否落在超球體內還是超球體外得到監測點位正常還是異常，及通過高斯核函數計算當前監測點特征值距超球體距離得到異常值，進行健康狀態等級評定，并得出走行部監測部件當前健康得分；

其中，所述關聯部件是指影響監測部件振動響應的測點。